74794

Распределение частиц (молекул) по скоростям в системах с большим количеством частиц. Формула Максвелла

Доклад

Физика

При выводе закона распределения молекул по скоростям Максвелл предполагал, что газ состоит из очень большого числа N тождественных молекул, находящихся в состоянии беспорядочного теплового движения при одинаковой температуре. Предполагалось также, что силовые поля, действующие на газ, отсутствуют.

Русский

2015-01-05

39 KB

0 чел.

34.Распределение частиц (молекул) по скоростям в системах с большим количеством частиц. Формула Максвелла.

По молекулярно-кинетической теории, как бы ни изменялись скорости молекул при столкновениях, средняя квадратичная скорость молекул массой m0 в газе, находящемся в состоянии равновесия при T = const, остается постоянной и равной <vкв> = 3 kT/m0 . Это объясняется тем, что в газе, находящемся в состоянии равновесия, устанавливается некоторое стационарное, не меняющееся со временем распределение молекул по скоростям, которое подчиняется вполне определенному статистическому закону. Этот закон теоретически выведен Максвеллом.При выводе закона распределения молекул по скоростям Максвелл предполагал, что газ состоит из очень большого числа N тождественных молекул, находящихся в состоянии беспорядочного теплового движения при одинаковой температуре. Предполагалось также, что силовые поля, действующие на газ, отсутствуют. Закон Максвелла описывается некоторой функцией f(v), называемой функцией распределения молекул по скоростям. Если разбить диапазон скоростей молекул на малые интервалы, равные dv, то на каждый интервал скорости будет приходиться некоторое число молекул dN(v), имеющих скорость, заключенную в этом интервале.Функция f(v) определяет относительное число молекул dN (v)/ N, скорости которых лежат в интервале от v до v + dv, т.е.dN (v) /N = f (v) dv;f(v) = dN (v) / N dv

Применяя методы теории вероятности, Максвелл нашел функцию f(v) - закон для распределения молекул идеального газа по скоростям: f(v) = 4 (m0 /2 kT)3/2v2 e-m v / (2kT)---45.1.Из 45.1 видно, что конкретный вид функции зависит от рода газа (от массы молекулы) и от параметра состояния (от температуры).

 Применяя методы теории вероятностей. Максвелл нашел функцию f(v) — закон о распределеня молекул идеального газа по скоростям:

График функции распределения приведен на рис.43. Относительное число молекул dN(v)/N, скорости которых лежат в интервале от v до v + dv, находится как площадь заштрихованной на рис.43 полоски. Из приведенного графика следует, что функция распределения стремится к нулю при v 0 и v  и проходит через максимум при некоторой скорости vb, называемой наиболее вероятной скоростью и близкой к ней обладает наибольшее число молекул. Кривая несимметрична относительно vн .Значение наиболее вероятной скорости можно найти, продифференцировав выражение 45.1 по аргументу v и приравняли результат нулю, используя условие для максимума выражения f(v):d/dv ( v2 e - m v / (2kT) ) = ( 1 - m0v2/ 2kT) e -m v / (2kT) = 0;v = vв = 2kT / m0;vв = 2kT / m0 = 2RT / M-----45.2.В молекулярно-кинетической теории пользуются понятием средней арифметической скорости <v> поступательного движения молекул идеального газа, вычисляемой из закона распределения (45.1):<v> = 8kT / ( m0 ) = 8RT / M

 Применяя методы теории вероятностей. Максвелл нашел функцию f(v) — закон о распределеня молекул идеального газа по скоростям:

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29766. Классификация полупроводниковых материалов. Собственные и примесные полупроводники. Примеси в полупроводниках 29.49 KB
  Примеси в полупроводниках. Преднамеренное введение примеси называется легированием соответствующие примеси – легирующие а полупроводник – легированным или примесным. Кроме легирующих примесей существуют случайные или фоновые примеси непреднамеренно вводимые в полупроводник в процессе его производства и обработки. Фоновые примеси как правило ухудшают основные свойства материала и затрудняют управление ими.
29767. Монокристаллический кремний. Его применение, получение и свойства 36.46 KB
  Применение полупроводникового кремния. тонн кремния ежегодно Япония США Германия. Это базовый материал микроэлектроники который потребляет 80 полупроводникового кремния. Более 90 всех солнечных элементов изготавливаются из кристаллического кремния.
29768. Поликристаллический кремний. Применение, свойства, получение 26.53 KB
  Применение поликристаллического кремния Поликристаллический кремний весьма распространённый материал в технологии полупроводниковых приборов и интегральных схем. Возможность получения поликристаллического кремния с электрическим сопротивлением отличающимся на несколько порядков а также простота технологии привели к тому что он используется в технологии интегральных схем с одной стороны в качестве высокоомного материала затворов нагрузочных резисторов а с другой в качестве низкоомного материала межсоединений. Достоинства разводки на основе...
29770. Полупроводниковые соединения типа 29.44 KB
  Лазеры на основе соединений типа используются в телекоммуникационных устройствах волоконнооптических линий связи принтерах устройствах записи и считывания CD и DVD дисках. Свойства соединений типа Соединения типа образуются в результате взаимодействия элементов 3ей А подгруппы периодической системы с элементами 5ой В подгруппы за исключением висмута и таллия. Соединения типа классифицируются по элементу пятой группы т.
29771. Полупроводниковые соединения типа. Свойства соединений типа 23.32 KB
  Применение соединений типа Наиболее широкое применение соединения находят в качестве люминофоров и материалов для фоторезистов. Изготовление фоторезистов на основе соединений типа связано прежде всего с использованием сульфида кадмия селенида кадмия твёрдые растворы на основе . На основе полупроводников типа изготавливают датчики различного диапазона излучения.
29772. Диэлектрические материалы 37.85 KB
  Пассивные – это электроизоляторные и конденсаторные материалы. Пассивные неорганические диэлектрики применяемые в электронной технике можно разделить на стекловидные диэлектрики керамику монокристаллические диэлектрические материалы органические и композиционные материалы. Активные диэлектрики – это материалы свойствами которых можно управлять в широких пределах с помощью внешних воздействий.
29773. Классификация и особенности материалов электронной техники. Структура материалов. Обозначение кристаллографических плоскостей и направлений кристалла 25.27 KB
  Структура материалов. Классификация и особенности материалов электронной техники. Электрофизические свойства являются одним из основных свойств материалов определяют их применение в электронной технике.
29774. Способы представления сложных структур. Типичные кристаллические структуры материалов, применяемых в электронной технике 87.11 KB
  Структура типа алмаз. Элементарные полупроводники кремний и германий кристаллизуются в структуру типа алмаз. В структуре типа алмаз атомы образуют плотнейшую ГЦК решётку в которой половина 4 из 8ми тетраэдрических пустот заняты атомами того же сорта. Структура типа алмаз может быть представлена как две взаимно проникающие подрешётки типа ГЦК которые смещены относительно друг друга по пространственным диагоналям на её длины.